2.4.4 Визначення об'єму займаного паливною композицією у проектованій конструкції твела

V_п.к = V_с – V_{розд.пер} – V_ц.п (2.11)

де V_с – загальний об'єм паливного сердечника визначимо як:

V_с = 0,785∙L_а.з.∙D²_амп (2.12)

Визначимо загальний об'єм займаний паливного сердечника:

V_с = 0,785∙3530∙8,1² = 181808,59 мм³.

Отже об'єм займаний паливною композицією у проектованому твелі буде рівний:

V_п.к = 181808,59 – 38322,55– 14367,72 = 129118,3 мм³.

2.5 Оскільки ми знаємо тільки обсяг паливної композиції V_п.к. , але не знаємо її щільності, ми не можемо відразу визначити масу паливної композиції. Однак, ми можемо визначити її щільність, а потім масу паливної композиції і масу всіх її складових:

ρ _п.к. =100/(3,8/ρ_si+96,2/ρ_u)

де ρ_U – щільність нелегованого урану, дорівнює 18,9 г/см³.

ρ _т.к.=100/(3,8/2,23+96,2/18,9) =14,7

звідки:

M_п.к. = ρ_п.к. ∙ V_п.к. (2.13)

M_п.к. = 14,7 ∙ 129,11 =1898,6

M_{U п.к} = 0,962 ∙ M_п.к.

M_{U п.к} = 0,962 ∙ 1898,6 = 1826,52

Використовуючи набуті значення, визначимо різницю урану в твелі, що розробляється і базовій конструкції, г:

ΔМ = М_Uп.к – М_Uб.к ( 2.14)

ΔМ = 1826,52 – 1406,2 = 420,32 г.

Набуте значення складає ту додаткову величину палива, яка завантажується у твел.

Визначимо відсоток можливого зниження збагачення палива при "прямій" заміні базової конструкції на розроблену конструкцію %:

%зменшення ²³⁵U = ((М_Uп.к – М_Uб.к) / М_Uб.к)∙100% (2.15)

% зменшення ²³⁵U = (420,32 / 1406,2)∙100 =29,9 %.

Висновки: При “прямій” заміні базової конструкції твела на проектовану конструкцію, величина додатково завантаженого палива склала 420,32 грам. У зв'язку з цим можливе зниження збагачення палива склало 29.9%, що дозволить використовувати уран , процентний зміст якого по ²³⁵U буде рівний 2,1%.

2.5 Розробка технологічного процесу виготовлення твела

Надійна та економічна робота ядерних реакторів залежить зокрема, від техніки і технології виробництва твелів, здатних забезпечити в процесі експлуатації відповідність вимогам, що наказали, а також систем контролю за якістю, які гарантували б такі досягнення.

Не зважаючи на зовнішню простоту твела, до нього пред'являються високі вимоги. Серед них можна відзначити працездатність та радіаційна стійкість матеріалу оболонки при високих температурах і теплових навантаженнях, висока якість зварних з'єднань і їх герметичність, відсутність дефектів поверхні твелів, мінімальна величина зазорів між таблетками в паливному стовпі, а в цілому, жорсткі вимоги до якості паливного стовпа.

Такі параметри можуть бути досягнуті поєднанням високої культури виробництва. Вживанням сучасних методів неруйнівного контролю та високим рівнем автоматизації технологічних процесів.

Уран металевий нелегований поставляється у прутках діаметром до 16 мм або штангах діаметром 30, 40, 60, 80мм.

Цирконієвий сплав для труб - оболонок твелів поставляється у вигляді труб довжиною 4,5м, діаметром кінцевого розміру твельних труб штатного розміру 9,15 мм з товщиною стінки 0,65 мм.

Цирконієвий сплав для кінцевих і інших конструкційних деталей твелів поставляється у вигляді прутков діаметрів 9,15 мм.

Зразкова схема техпроцеса виготовлення твела типу ВВЭР з довжиною активної зони 3530 мм із зовнішньою конфігурацією і розмірами, аналогічними базовій конструкції твела ВВЭР - 1000 представлена на рис 2.5. Кількість секцій по довжині АЗ рівна 50 шт. Матеріал палива - нелегований металевий уран. Тип секціонування - ампула з двохоболонковою конструкцією, довжина якої 70,6 мм, товщиною стінки 0,5 мм та товщиною заглушок з торців 1 мм.